Нелинейное корректирующее устройство Советский патент 1981 года по МПК G05B5/01 

(54) ИЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, в частности к нелинейным корректирующим устройствам и предназначено для повышения помехоустойчивости в точности систем управления летательных аппаратов. Известно, что сигналы управления летательных аппаратов представляют собой сумму гармонических составляющих, частоты которых могут изменяться в Широких пределах. При этом гармони ческие составляющие, частоты которых меньше частоты cpescL tvcp яьляются полезным сигнёцлом. В противном случа они считаются помехой, которую необходимо отфильтровать. Известно корректирующее устройство, позволяющее подавлять гармоничес кие составляющие входного сигнала til Недостатком его является то, что нем осуществляется лишь подавление гармонических колебаний фиксированных частот. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является нелинейное корректирующее устройство содержащее первый блок мажоритарной логики, первый вход которого, являющийся входом нелинейного корректирую щего устройства, соединен через последовательно соединенные первое дифференцирующее устройство и первый сумматор со вторым входом блока мажоритарной логики, а также непосредственно со. вторым входом первого сумматора, а выход первого блока мгшоритарной логики соединен через первое инерционное звено с его третьим входом.. Это устройство хорошо фильтрует помеху в виде одного гармонического колебания 23.. Недостатком известного устройства является его низкая помехоустойчивость при наличии во входном сигнале нескольких гармонических составляющих разных частот. В этом случае будет отфильтровываться помеха только наивысшей частоты, а гармонические составляющие более низких частот практически не ослабляются. Цель изобретения - повышенне помехоустойчивости не.гшнейного корректирующего устройства. Указанная цель достигается, тем, что в устройство введены второй и третий блоки мажоритарной логики, второе и инерциднные звенья, второе дифференцирующее звено и второй сумматор, причем выход первого блока мажоритарной логики соединен с первым входом второго блока мажоритарной логики и первым входом второ го сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего блока мажоритарной логики и входом третьег инерционного звена, а выход - со вто рым входом второго блока мажоритарно логики, выход которого через второе инерционное звено соединен с третьим входом второго блока мажоритарной . логики, выход первого дифференцирующего звена соединен с первым входом третьего блока мажоритарной логи ки, а вход - через второе дифференци рующее звено со вторым входом третье го блока мажоритарной логики, третий вход KOTOpot-o соединен с выходом третьего инерционного звена. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства,на фиг.2-4 графики, иллюстрирукяцие процесс формирования сигнала, управления, на. фиг. 5 - вид амплитудно-частотных ха рактеристик. Устройство состоит из первого 1, второго 2 и третьего 3 блоков мажори тарной логики, первого 4, второго 5 третьего 6 инерционных звеньев, первого 7 и второго 8 дифференцирующих звеньев, первого 9 и второго 10 сумматоров . На фиг; 1-5 введены следующие обс значения: реализации сигналов на соответствующих входах и выхо дах блоков устройства, t - ось време ни, ig UJ - ось частот в логарифмичес ком масштабе, L (tuj и L/(uJ) . - амплитудно-частотные характеристики предлагаемого и известного устройств соответственно; М (tu) и Чг(и)- фазочастотные характеристики предлагае мого и изве.стного устройств соответственно. Устройство работает следующим обра 3 ом. Первое дифференцирующее звено име ет второй порядок, а второе дифферен цирующее имеет четвертый порядок. Поэтому в случае,когда входной сигнал X-t представляет собой гармонические ко лебания одной частоты, а частота этих колебаний меньше частоты среза устройства, сигналы Х находятся в фазе, а сигнал Хд. на выходе инерционного звена 4 несколько отстает от сигнала Xg с выхода первого блока мажоритарной логики 1,так как сдвинут по времени инерционным звеном 4. Поскольку блок 1 мажоритар ной логики выделяет промежуточное значение, то на выход его проходит сигнал Х, т.е. Х5 Хд. При этом сигнал Xg на выходе третьего блока -3 мажоритарной логики равен нулю, так как сигналы X и Х с выходов первого дифференцирующего звена (второго порядка) 7 и второго дифференцирующего звена (четвертого порядка) 9 находятся в противофазе, следовательно сигнал промежуточного значения из сигналов Хз, х и Х,- равен нулю. Сигнал Хд на выходе второго сумматора 10 равен сигналу Ху с выхода первого блока 1 мажоритарной логики. Таким образом, на вход второго блока 2 мажоритарной логики поступают два одинаковых сигнала Х Xj и один сигнал с выхода второго инерционного звена 5. В этом случае сигнал равей сигналу Ху, т.е. I сигналу с выхода первого блока 1 мажоритарной логики. Таким образом, в области частот входного сигнала Х, меньших частоты среза bfj-p , управляющий сигнал, являющийся полезным сигналом, проходит на выход устройства практически, без искажения. В области частот входного сигнала X,, больших частоты среза cucip т.е. когда входной сигнал является помехой выходные значения сигналов Х и Х находятся в противофазе, поэтому блок 1 подключает на выход сигнал Х, который является в этом случае промежуточным значением. При этом сигнал Х5 равен запомненному значению входного сигнала. При отсутствии постоянной составляющей сигнал Xg О, т.е. помеха отфильтрована до нуля. Однако при замыкании блока 1 на сигнал Хд. передаточная функция между выходом устройства Xj и сигналом Х определяется следующим выражением Xg 1 является интегрирующим звеном, на вход которого ничего не поступает. Такое звено запоминает значение входного сигнала в момент переключения блока 1 на сигнал Хф с выхода первого инерционного звена 4. Это позволяет отфильтровать помеху до нуля при наличии в сигнале управления постоянных составляющих. В этом случае сигнал Xg на выходе блока 3 тоже равен нулю, а сигнал Xj равен сигналу Xj. На фиг. 2-4 представлены изменения сигналов на выходе блоков устройства при наличии во входном сигнале, например, двух гармоник,8{nu.,-t и AjSin toj t При этом частота aJij больше uu, , а больше частоты среза . в этом случае йа вход первого блока 1 мажоритарной логики поступают сигналы Хч и Хь, которые находятся в противофазе. причем эти сигналы состоят из сумм гармоник, пропорциональных и (более низкая частота помехи) и шг (более высокая частота помехи). В этом случае первый блок 1 мажоритарной логики отфильтровывает на своем выходе высокочастотную помеху, пропорциональную частоте . Сигнал Xf на выходе блока 1 содержит только низкочастотную помеху, пропорциональ ную частоте ш {фиг.2). Третий блок 3 мажоритарной логики при этом произведет фильтрацию высокочастотной помехи, содержащейся в сигнале Xj с выхода первого дифферен цирующего звена 7. Сигнал Xg на выхо де блока 3 содержит только низкочастотную помеху, пропорциональную частоте си . При этом фаза сигнала Хд противоположна фазе сигнала .З Подавление низкочастотной помехи, имеющейся в сигнале Xj, производят посредством второго блока 2 мажоритарной логики. Сигналы (фиг. 4) Х и Х, поступающие на вход второго блока 2 мажоритарной логики, находятся в противофазе. В этом случае сигнал промежу точного значения Xgj,, из указанных сигналов Xg, Xg и Х,о равен нулю при отсутствии постоянной составляюцей в сигнале управления или равен постоянной составляющей, имеющей место в сигнале управления, вследствие наличия положительной обратной связи ч рез второе инерционное звено 5. Таким образом, предлагаемое нелинейное корректирующее устройство поз воляет отфильтровать одновременно ка высокочастотные, так и низкочастотны помехи, что значительно повышает помехоустойчивость устройства.

Формула изобретения

Нелинейное корректирующее устройство, содержащее первый блок мажоритарной логики, первый вход которого, являющийся входом нелинейного корректирующего устройства, соединен через последовательно соединенные первое

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1, Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Под ред. Солодовиикова В.И. Машиностроение,. 1975,. с. 534.

i4N

wx

I

/

Xf

У /

//

tytJ

Фиг.5